Формирование пучков заряженных частиц и их применение в радиационных технологиях

• Автор: Красноголовец, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 208 с. : ил.

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАЗМЕННОГО ЭМИТТЕРА ИОНОВ
1.1. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИОННОГО ЭМИТТЕРА
1.2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ФОРМИРОВАНИЯ ПЛАЗМЫ ЭМИТТЕРА
ИОНОВ НА ОСНОВЕ РАЗРЯДА В ПАРАХ МЕТАЛЛА
1.2.1. Описание экспериментальной установки и методов диагностики
1.2.2. Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение
1.3. ОСОБЕННОСТИ ВВОДА ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА В
ПЛАЗМЕННЫЙ ЭМИТТЕР ИОНОВ
1.3.1. Взаимодействие заряженных частиц с аксиально-симметричным
стационарным магнитным полем
1.3.2. Исследование движения заряженных частиц в магнитных ловушках
гиперболической геометрии
1.3.3. Движение пучка релятивистских частиц в ловушке с гиперболической
конфигурацией магнитного поля
1.3.4. Исследование траекторий заряженных частиц в магнитной системе
1.3.5. Результаты численного моделирования траекторий частиц
1.3.6. Анализ результатов исследования траектории движения электронов в
магнитных системах с гиперболической геометрией
1.3.7. Эксперментальное исследование динамики пучка заряженных частиц в
магнитной ловушке с гиперболической конфигурацией
1.4. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОАКТИВНОГО ПЛАЗМЕННОГО ЭМИТТЕРА ИОНОВ
2.1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.2. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИОННОГО ЭМИТТЕРА С ГОРЯЧИМИ
ЭЛЕКТРОНАМИ И ДИАГНОСТИКА
2.3. ДИФФУЗИОННАЯ МОДЕЛЬ НАГРЕВА ЭЛЕКТРОНОВ В ИОННОМ
ЭМИТТЕРЕ
2.3.1. Скорость расширения и диффузии плазмы ионного эмиттера
2.3.2. Параметры и характеристики ионного эмиттера
2.4. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ФОРМИРОВАНИЯ И УСКОРЕНИЯ МНОГОАМПЕРНЫХ ИОННЫХ ПУЧКОВ
3.1. КЛАССИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ИЗ ПЛАЗМЕННОГО
ЭМИТТЕРА
3.2. УСКОРЕНИЕ ИОННОГО ПОТОКА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПРИ
ЗАМАГНИЧЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТЫ

3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕНСИВНЫХ ИОННЫХ
ПУЧКОВ
3.4. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ СРЭП
4.1. НЕКОТОРЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СРЭП
4.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СРЭП
4.2.1. Общие положения
4.2.2. Накопитель энергии
4.2.3. Устройство увеличения мощности СРЭП (коаксиальная водяная линия)
4.2.4. Коммутатор энергии
4.2.5. Преобразователь энергии электрического поля (вакуумный диод)
4.2.6. Основные системы и блоки генератора СРЭП
4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СРЭП
4.3.1. Вольт-амперная характеристика вакуумного диода СРЭП, работающего на
основе взрывной эмиссии
4.3.2. Получение вольт-амперной характеристики вакуумного диода
4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНТЕНСИВНЫХ ПУЧКОВ
ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
4.5. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПУЧКА С ВЕЩЕСТВОМ НА ВЫХОДЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ
5.1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ И ГАММА-КВАНТОВ С ВЕЩЕСТВОМ
5.1.1. Физические процессы при прохождении пучков ускоренных электронов
через материалы
5.1.2. Сечения основных процессов
5.1.3. Методы расчета характеристик ЭФЛ в материалах
5.1.4. Выбор метода расчета на ЭВМ пространственного распределения
поглощенной дозы при облучении технологических объектов электронами с энергией до 10 МэВ
5.1.5. Банк данных по сечениям элементарных процессов взаимодействия
ускоренных электронов и у-квантов с органическими материалами
5.1.6. Алгоритм статистического моделирования распределений поглощенной
дозы в технологических объектах
5.1.7. Разработка методов математического моделирования технологических
процессов с использованием ускорителей электронов
5.1.8. Разработка методов и программ моделирования радиационных процессов в
материалах и изделиях при электронном облучении
5.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЯ В
МАТЕРИАЛАХ МИШЕНИ
5.3. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ МИШЕНИ ЭЛЕКТРОНАМИ

5.4. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПУЧКОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСКОРИТЕЛЯХ ЭЛЕКТРОНОВ
6.1. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛЬНОТОЧНОГО
ЛУЭ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ПУЧКОМ
6.2. МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ ДВУМЕРНОЙ РАЗВЁРТКИ ПУЧКА НА ВЫХОДЕ ЛУЭ
6.3. МЕТОД ФОКУСИРОВКИ ВЫВЕДЕННОГО В АТМОСФЕРУ ПУЧКА ИЗ
СИЛЬНОТОЧНОГО ЛУЭ
6.4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВА ХсЛеВ В УСЛОВИЯХ НЕПРЕРЫВНОГО у-ИЗЛУЧЕНИЯ
6.5. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ В ТЕРМОКАТОДАХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ПУШЕК ЛУЭ
6.5.1. Характеристики потока обратных электронов
6.5.2. Расчет теплового режима катода
6.6. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 7. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПУЧКОВЫХ И РАДИАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ВЫХОДЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ
7.1. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ МИШЕННОГО КОМПЛЕКСА НА ВЫХОДЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ
7.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАЗВЁРТКИ ПУЧКА
7.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩЁННОЙ ДОЗЫ
7.4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СТЕРИЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ МАССОПОТОКОВ
МЕДИЦИНСКИХ ИЗДЕЛИЙ
7.4.1. Оптимизация радиационных полей в рабочих объемах; выбор геометрии
облучения, подбор отражателей, а также параметров пучков
7.4.2. Сравнение экспериментальных данных с результатами моделирования
7.4.3. Использование вторичных пучков в технологических ЛУЭ
7.5. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ОБЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ СКАНИРУЮЩИМ ПУЧКОМ ЭЛЕКТРОНОВ
7.5.1. Распределение температуры в изделии
7.5.2. Термоупругие напряжения в кристалле
7.6. ВОЗБУЖДЕНИЕ ЗВУКОВЫХ ВОЛН В МАТЕРИАЛАХ, ОБЛУЧАЕМЫХ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ
7.6.1. Возбуждение звуковых волн плоско-параллельным пучком электронов
7.6.2. Модель нагрева материала электронным пучком
7.6.3. Возбуждение звуковых волн в расплавах

ЦО ■ 1 * 1 ■ 1 < 1 ■ 1 ‘ 1 ‘ 1
-23 -15 -Ю -5 0 5 Ю 15
г, см
Рис. 1.12. Траектория частиц, полученная численным решением уравнений движения. Напряженность магнитного поля в точке инжекции В = 1000 гаусс, энергия пучка IV = 700 кэВ, гт= 0,17 см.
1.3.6. Анализ результатов исследования траектории движения электронов в магнитных системах с гиперболической геометрией
Анализируя полученные результаты, можно заключить, что через
противоположную пробку частицы могут выйти лишь в том случае, если
их энергия превышает некоторое пороговое значение Ц), определяемого
(1.24).
В случае приосевого движения Аг,(< 1 из противоположной пробки частицы будут выходить из ловушки со встречными полями при условии
пг^-) [ — | /,2 (кг0), поэтому это условие запишем как В[ >г0. Подчеркива2 к тс)
ем, через противоположную пробку ловушки будут проходить лишь частицы, ларморовский радиус которых больше начального расстояния от оси, эти частицы, впрыскнутые в магнитную систему выходят из противоположной пробки независимо от их массы и энергии. Интересный случай, когда в данную магнитную систему инжектируются частицы с одной энер-